Biomolekulid (1)

BIOMOLEKULID

• Biomolekulid – elusorganismides esinevad orgaanilised ained, mis täidavad vähemalt ühte biofunktsiooni
  

• Makromolekulid – väga suured molekulid (polüsahhariidid, lipiidid , valgud , nukleiinhapped)
  

• Monomeerid - väikesed molekulid, mis on polümeeridele ehitusüksusteks; võivad ka omaette funktsioneerida
  

• Polümeerid - pikad molekulid, mis koosnevad sarnastest või identsetest monomeeridest
  

Funktsionaalsed rühmad:

• Hüdroksüülrühm -OH (HO-)
  
• Karbonüülrühm C=O
  
• Karboksüülrühm -COOH
  
• Aminorühm -NH2
  
• Sulfidrüülrühm -SH (HS-)
  
• Fosfaatrühm -PO4
  

SAHHARIIDID
organismi ehitusmaterjalid ja kütus

• Monosahhariidid
  

• Glükoos (gly) C6H12O6
  
• C=O (karbonüülrühm); -OH (hüdroksüülrühm)
  
• Põhiliseks rakkude toitaineks
  
• Monomeerideks di- ja polüsahhariididele
  
• Paljudes puuviljades ja marjades, eriti viinamarjades
  
• Sahharoosist vähem magus
  

• Fruktoos
  
• Mesi , puuviljad
  
• Magusam kui sahharoos
  
• Täielikul oksüdeerumisel annavad energiat 17kJ/g
  

• Disahhariidid
  

• Koosnevad kahest monosahhariidist, mis on omavahel glükosiidsidemega ühendatud
  
• Lahustuvad hästi vees
  
• Liiguvad organismis kiiresti
  
• Omistatakse kergesti
  

• Maltoos e linnasesuhkur
  
  • Tekib idanevates viljaterades, teistes taimedes esineb tärklise hüdrolüüsi produktina
    
• Sahharoos e peedi - või roosuhkur
  
  • levinud kõigis klorofülli sisaldavates taimedes
    
• Laktoos e piimasuhkur
  
  • lehmapiimas kuni 5%
    

• Polüsahhariidid:
  

• Makromolekulid
  
• Koosnevad sadadest ja tuhandetest monosahhariididest, mis on omavahel keemilise sidemega ühendatud
  
• Tärklis, glükogeen, tselluloos ja kitiin on kõik glükoosi polümeerid
  

• Tärklis
  
  • varuaine taimedes, leidub taime kõikides osades
    
  • hüdrolüüsub kergesti glükoosiks
    

• Glükogeen (nn loomne tärklis)
  
  • varuaine loomades , enim maksa- ja lihasrakkudes
    

• Tselluloos
  
  • rakkude ja organismide ehitusmaterjal (taimeraku kestad)
    
  • taimeriigis kõige levinum ühend
    
  • taimsete kiudude põhikomponent
    
  • inimorganism ei omasta , kuna inimese soolestikus puuduvad bakterid , mis tselluloosi glükoosiks lagundaksid
    
  • hüdrolüüsub raskemini kui tärklis
    
• Kitiin
  
  • rakkude või organismide ehitusmaterjal (putukad, seenerakkude kestad)
    
  • tselluloosile väga sarnase ehitusega
    

LIPIIDID

• Suur grupp suuri molekule väga erinevate funktsioonidega
  
• Ei ole polümeerid
  
• Vees lahustumatud e hüdrofoobsed
  
• Vähemalt kahest komponendist ( alkohol ja rasvhape ) koosnevad biomolekulid
  

Bioloogiliselt tähtsaimad: rasvad , fosfolipiidid , steroidid
Lipiidid jagunevad kolme põhirühma:

• liht-
  
• liit-
  
• tsüklilised lipiidid
  

Lihtlipiidid on neutraalrasvad
seapekk , taimsed õlid, vahad
Liitlipiidide rühma kuuluvad fosfo- ja glükolipiidid
fosfolipiid – letsitiin
biomembraanide koostelipiidid

• Tsükliliste lipiidide hulka kuuluvad tsükliliste alkoholide baasil moodustuvad lipiidid
  
  • näiteks kolesteriidid
    

Rasvad

• Suured molekulid
  
• Rasvad ei ole polümeerid, kuna nad ei ole kokku pandud monomeeridest
  
• Rasvhappe molekulis esineb mittepolaarne C-H side ja selle tõttu on rasvad hüdrofoobsed, st ei lahustu vees
  
• Rasvad on kokku pandud erinevatest väiksematest molekulidest: glütseroolist ja rasvhapetest
  
• Nimetatakse ka triglütseroolideks
  

• 3 rasvhappe molekuli on seotud gütserooli molekuli OH-rühmaga estersidemega
  

• Glütserool on 3 C-ga alkohol
  
• Rasvhapped erinevad pikkuselt (tavaliselt 16-18 C-d) ja kaksiksidemete asukoha poolest
  
• Rasvhappes on mittepolaarne C-H side, mis muudab rasva nn vetthülgavaks e hüdrofoobseks
  

• Küllastumata rasvhapped – rasvhapped, milles esineb üks või mitu kaksiksidet
  
  • On ülekaalus taimsetes rasvades, mis esinevad toatemperatuuril vedelas olekus ehk õlina
    
  • oomega-3 ja oomega-6 rasvhapped. Arv märgib esimest kaksiksidet omavat süsiniku aatomit loetuna ahela otsmisest süsinikust
    

• Küllastunud rasvhapped – kaksiksidemed puuduvad, sest süsiniku aatomid on vesinike aatomitega küllastatud
  
  • Leidub eeskätt loomsetes rasvades, mis on toatemperatuuril tahked
    

• Normaalseks elutalitluseks vajab inimene nii küllastatud kui ka küllastamata rasvhappeid
  

Inimorganismis hädavajalikud keha koostises leiduvate lipiidide ehituskomponentidena, esinevad samuti veres vabas vormis.
Taimsetes lipiidides on ülekaalus küllastamata rasvhapped ja need ühendid on agregaatolekult vedelad - taimsed õlid.
Mida rohkem on lipiidides küllastamata rasvhappeid, seda madalamal temperatuuril see ühend sulab.
Loomsete lipiidide koosseisus domineerivad küllastatud rasvhapped ja need ühendid on olekult tahked (näiteks seapekk, piima ja muna lipiidid).
Loomorganismides leiduvates lipiidides on samuti üsna rohkesti küllastamata, taimedes aga piisavalt küllastatud rasvhappeid.

• Trans-rasvhapped – liik küllastumata rasvhappeid, mis käituvad organismis nagu küllastunud rasvhapped
  
  • Nende söömine suurendab südame-veresoonkonna haiguste riski
    
  • Vähesel määral esineb trans-rasvhappeid ka loomulikult lihas ja piimas
    
  • Enamik tänapäeval sissesöödavaid trans-rasvhappeid tekib taimeõlide ja loomse rasva osalisel hüdrogeenimisel 
    
• Rasvhapete hüdrogeenimine – küllastumata rasvhapete muutmine küllastatuks vesiniku lisamise teel kaksiksidemete juures olevatele süsinikuaatomitele
  
  • Toiduainetööstuses muudetakse sel teel vedel õli tahkeks või pooltahkeks rasvaks
    

Lipiidide ülesanded organismis:

• Energiavaru. Lipiidid on kõige energiarikkamad toitained
  
  • 1 grammi lipiidide täielikul lõhustamisel vabaneb 9,3 kcal energiat.
    
• Fosfolipiidide molekulide ehituslik omapära (molekulides on nii hüdrofoobsed kui ka hüdrofiilsed piirkonnad) võimaldab neil luua biomembraanides lipiidse kaksikkihi.
  
• Lipiidid koonduvad siseorganite ümber ja moodustavad mehaaniliste põrutuste eest kaitsva ja amortiseeriva kihi.
  
• Füsioloogiliselt väheaktiivne rasvkude täidab ka omalaadset lahusti rolli, selles võivad talletuda hüdrofoobsed, mittemetaboliseeruvad kehavõõrad ained.
  
• Termoisolatsioon ( nahaalune rasvkude)
  
• Lipiidid võimaldavad elektrilist isolatsiooni
  
  • Meie kehas on nii müeliiniga kui ka müeliinita närvikiude. Esimesed on kaetud lipiidse müeliintupega, mida võime piltlikult võrrelda isoleeritud kaabliga. Selge on see, et mööda isoleeritud närvikiude liigub erutuslaine tunduvalt efektiivsemalt.
    
• Toidulipiidid on olulised sapiväljutajad
  
• Lipiididel on struktuurne kui ka varuaine roll.
  
  • Varuainena saab vaadelda reservlipiide, milleks meis on põhiliselt neutraalrasvad
    
• Metaboolse vee tekitamine.
  
  • Lipiidide lõplikul lõhustamisel moodustuvad vesi ja süsihappegaas. Kilo lipiide annab lõhustudes ligikaudu 1,1 kg vett.
    

Fosfolipiidid

• Glütserool + 2 rasvhapet
  
• Glütserooli 2 OH-gruppi on ühinenud rasvhapetega ja kolmas on ühinenud fosfaatgrupiga (negatiivse laenguga)
  
• Hüdrofiilse “pea” ja hüdrofoobse “sabaga”
  

Valgud
Ühest või mitmest polüpeptiidahelast koosnevad biomakromolekulid.

• Suured biomolekulid (=biomakromolekulid)
  
• Koosnevad erinevatest aminohappejääkidest, see tagab valkude rohkuse ja mitmekesisuse
  
• Koosnevad keskmiselt 300-st aminohappejäägist
  
• Aminohappejääkide vahel on peptiidside
  

• Mitmetasemeline srtuktuur
  
• Spetsiifilised aktiivalad erinevate ainete sidumiseks
  
• Sisaldavad lämmastikku
  
• Valgud on unikaalsed ja asendamatud toitained, pikaajalised valguvarud meie organismis puuduvad
  
• Täielikul oksüdeerumisel vabaneb energiat 17 kJ/g
  

• Loomsed koed – 50% orgaanilisest ainest on valgud
  
• Taimed:
  
  • Teraviljad kuni 15%
    
  • Liblikõieliste seemned kuni 30%
    
  • Sojaoad üle 40%
    

• On teada, et ööpäevas lammutub inimorganismis umbes 400 g kehavalke, samapalju ka sünteesitakse, et säiliks tasakaal
  
• Valgud uuenevad pidevalt
  

• Liitvalgud e proteiidid
  
  • Koosnevad valgulisest ja mittevalgulisest osast
    

• Lihtvalgud e proteiinid
  
  • Koosnevad ainult aminohappe jääkidest
    

Aminohapped

• Valke moodustavaid aminohappeid on 20
  
• 8 aminohapet on sellised, mida inimorganism ise ei sünteesi, st ta peab need saama toiduga
  

Valkude funktsioonid:

• Ensümaatiline ehk biokatalüütiline
  

Inimorganismis on ligikaudu 50000 ...60000 erinevat valku, neist umbes 2000...2150 on ensüümid
Ensüümid moodustavad inimorganismis valkude üldhulgast kõigest 3,5…4%, kuid kindlustavad kõikide biokeemiliste reaktsioonide toimumise vajaliku kiirusega

• Bioregulatoorne funktsioon - ainevahetuse ja metabolismi reguleerimine valguliste hormoonide poolt
  
  • näiteks kõhunäärme insuliin ja glükagoon (vastandtoimega hormoonid!), mis kontrollivad süsivesikute ainevahetust (metabolismi)
    

• Retseptoorne funktsioon - retseptorite koostis ja toime rajaneb valkudel ( näiteks rakumembraani pinnaretseptorid)
  

• Ehituslik funktsioon - toiduvalkude komponentide kasutamine biostruktuuride loomiseks ja suurendamiseks (biomembraanide ja tsütoskeleti tubuliin, küünte ja juuste keratiin, kõõluste kollageen, kromosoomide histoonid jne)
  

• Kontraktsiooni kindlustamine - see tähendab keemilise energia muundamist vastavate valkude abil mehhaaniliseks (näiteks lihaskoe aktiin , müosiin, mikrotorukeste ja -filamentide valgud)
  

• Varuaineline ehk toiteline funktsioon - valkude kasutamine arenevate isendite toiduks (näiteks munaalbumiin ja rinnapiima kaseiin )
  

• Energeetiline funktsioon - 1 g valgu täielikul lõhustumisel CO2 ja H2O moodustumiseni vabaneb 4 kcal energiat
  

Inimorganismis kaetakse valkude oksüdatsiooni arvelt umbes 10-15% üldisest energiavajadusest

• Kahjustustamise funktsioon - albumiinid, näiteks munavalge- ja piimavalgud , seovad vastavate rühmade abil raskmetalle ja alkaloide, mistõttu neid kasutatakse nende mürkide neutraliseerimiseks maos
  

• Transpordifunktsioon - valkudega seostunud ainete transport biovedelikes, näiteks vere albumiin transpordib rasvhappeid, hemoglobiin kindlustab hapniku ja osaliselt süsihappegaasi transpordi, transferriin transpordib rauaioone
  

• Kaitsefunktsioon - aktiivse kaitse tagavad võõrorgaanika vastased antikehad , vere hüübimisfaktorid, vere pH regulaatorvalgud, kaitsevalgud madalate ja kõrgete temperatuuride mõju eest
  

Passiivsed kaitsevalgud on teatud määral samastatavad struktuurvalkudega (näiteks nahavalgud)

• Geeniregulatoorne funktsioon - valgulised faktorid osalevad transkriptsiooni alustamises ja lõpetamises, kontrollivad selle täpsust ja sagedust
  

Valgu struktuur:

• Primaarstruktuur - aminohappeline järjestus
  

• Sekundaarstruktuur
  

• Tertsiaarne struktuur
  

• Kvaternaarne struktuur
  

Joonised ja pildid pärinevad erinevatelt internetilehekülgedelt.